CN101103800A - 一种味精绿色制造技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种味精绿色制造技术，其关键技术工艺是将发酵液等电析出后，经分离得α－谷氨酸，经变晶得β－谷氨酸；然后用絮凝剂提取等电液中的菌体蛋白，压滤后，将滤液进行浓缩，浓缩到一定倍数后，拉冷降温，再分离谷氨酸得与α－谷氨酸和β－谷氨酸纯度和形态差别较大的γ－谷氨酸；然后将提完γ－谷氨酸的溶液调节pH值后，再次进行浓缩，结晶析出硫酸铵；实现固液分离后，添加浓硫酸进行水解，板框过滤水解液，滤后的水解液与发酵液混合，循环进行等电析出。本发明解决了味精生产中废水的排放问题，并降低了生产成本，提高了经济效益，提升了产品档次，实现了资源的循环利用，提供了一种味精绿色制造技术的循环路径。

Description

一种味精绿色制造技术

技术领域  本发明属于味精生产技术领域，具体涉及一种味精绿色制造技术。

背景技术  氨基酸的制造从982年水解蛋白质开始，1850年用化学法合成了氨基酸，直至1957年，日本用发酵法生产谷氨酸获得成功，推动了整个氨基酸行业的发展。我国的谷氨酸发酵已有40多年的历史，最早从1965年发酵法生产味精开始。经过几十年的发展，技术水平不断提高，但也存在着产酸低、能耗高、污染较严重能问题，制约着谷氨酸行业的发展。现阶段谷氨酸的发酵主要有生物素亚适量生产工艺和温敏型生产技术两种不同的工艺。而常用的提取谷氨酸的方法有以下几种：1、等电点法：利用谷氨酸是两性电解质的性质，将发酵液加硫酸调pH至谷氨酸的等电点，使谷氨酸沉淀析出。生产上利用等电点提取谷氨酸的工艺主要包括直接常温等电点法、水解等电点法、低温等电点法、等电离交和浓缩连续等电法等；2、离子交换法：先将发酵液调到一定的pH，采用阳离子交换树脂吸附谷氨酸，然后利用洗脱剂将谷氨酸从树脂上洗脱下来，达到纯化和浓缩谷氨酸的目的；3、金属盐法：利用谷氨酸和金属离子作用生成难溶于水的谷氨酸盐而沉淀析出；4、离子交换膜电渗析法：根据渗透膜对各种离子物质的选择透性不同而将谷氨酸分离。

目前，国内许多厂家采用等电点-离子交换法提取谷氨酸。该法是发酵液经等电法提取谷氨酸以后，再采用单柱或双柱法，将等电点母液通过离子交换树脂柱进行交换，然后用碱液洗脱树脂上的谷氨酸，收集高流分，将其与下一批发酵液混合，再用等电点法提取谷氨酸。该提取工艺虽然可以克服等电点法提取收率低的缺点，但会产生大量的废水，硫酸和液氨的消耗较高，产生大量的发酵废液，环境污染的问题比较严重。在国外，日本采用去菌体浓缩后结晶的技术，虽然提取收率达到了90％，但高浓度有机废水的问题尚未解决。20世纪90年代法国奥桑公司与广州味精厂合资，采用超滤技术除菌体，除菌清液浓缩，超滤得到的浆状菌再加酸水解，水解液与浓缩液混合去等电结晶获得谷氨酸。结晶母液浓缩成液体肥料。但这种技术液体肥料浓缩能耗高，且价值低，并且超滤设备的投资和应用费用较高，难以推广。近几年来以江南大学为主体的研究人员，研究出一条新的谷氨酸提取工艺，即闭路循环提取谷氨酸工艺，闭路循环工艺，减少物料的排放，但经过多次循环后产生的谷氨酸质量差，并且在循环过程中，造成谷氨酸的损失较高，也没有在行业中推广。

发明内容  本发明的目的是解决味精生产废水排放的技术问题，提供一种味精绿色制造技术，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明味精绿色制造技术，是在现有技术的基础上改进实现的，其关键技术操作工艺是将发酵液等电析出后，经分离得α-谷氨酸，经变晶得β-谷氨酸；然后用絮凝剂提取等电液中的菌体蛋白，压滤后，将滤液进行浓缩，浓缩到一定倍数后，拉冷降温，再分离谷氨酸得与α-谷氨酸和β-谷氨酸纯度和形态差别较大的γ-谷氨酸；然后将提完γ-谷氨酸的溶液调节pH值后，再次进行浓缩，结晶析出硫酸铵；实现固液分离后，添加浓硫酸调PH0.5～1.0，进行水解，板框过滤水解液，滤后的水解液与发酵液混合，循环进行等电析出；其操作要点是：

1)、常温等电提取谷氨酸：将放罐的发酵液用硫酸调节pH3.8～4.8，在pH4.5以前加酸速度稍快，当pH达到4.5时应放慢加酸速度，在此期间注意观察晶核的形成，然后添加少量晶种，搅拌育晶2～3小时后，继续加酸，将pH调至3.0～3.2，加大冷凝水，搅拌降温至15～25℃，当溶液pH到达等电点后，继续搅拌16小时，然后停止搅拌，静置沉淀4小时，分离上层带菌体的等电清液和下层的谷氨酸；

2)、菌体蛋白的提取：将上述1)中得到的等电清液升温至40～50℃，然后添加体积比为6％的高分子絮凝剂聚丙烯酸钠，20分钟后，菌体蛋白聚集形成大块的絮状物，漂浮在溶液表面。使用滤网将大块蛋白去除后，使用真空压滤机处理剩余的清液，分离剩余的菌体蛋白和清液，两部分得到的菌体蛋白合并加工高效价的蛋白饲料添加剂；

3)、γ-谷氨酸的提取：将上述2)中得到的清液，用泵转入到蒸发器中，进行浓缩，控制浓缩温度60～70℃，调节蒸发器的真空度0.06～0.08Mpa，当清液浓缩2～3倍体积后，将浓缩液用泵打入到低温等电罐中，利用冷冻水将料液温度降至5～10℃，在搅拌的条件下，使谷氨酸结晶析出，搅拌4～5小时后，利用离心机分离沉降谷氨酸，把分离得到的γ-谷氨酸直接转入到变晶工段，经过纯化后，去味精精制车间；

4)、硫酸铵的提取：用液氨调节上述3)中剩余溶液的pH4.3～4.5，再用泵转入到四效蒸发器中进行浓缩，将溶液浓缩成硫酸铵的饱和溶液，然后再转到二效蒸发器中继续浓缩，蒸发硫酸铵饱和溶液的水分，使硫酸铵以晶体的形式析出，用离心机分离硫酸铵后，剩余的溶液继续浓缩，直至再次析出硫酸铵晶体，用离心机分离硫酸铵和剩余的浓缩液；

5)、浓缩液的水解：将上述4)中得到的浓缩液，用浓浆泵打入到水解罐中，添加30～40％重量比的浓硫酸调PH0.5～1.0，然后升温至100～110℃，水解1～2小时，再用板框过滤，得滤渣蛋白饲料和滤液，然后用膜过滤处理滤液，得浓缩液和清液，浓缩液经喷雾干燥得蛋白饲料，清液返回调节罐与发酵液混合，进行下一批次等电结晶；

6)、变晶过程：将上述1)中分离得到的α-谷氨酸和3)中提取的γ-谷氨酸混合后，配制谷氨酸悬液，再用味精生产中的末次母液或碱液调节pH4.6后，升温7 0℃变晶，变晶完毕后，利用真空抽滤分离β-谷氨酸和滤液，得到的β-谷氨酸滤饼直接打入到中和罐中制备中和液，用碱液调节pH至6.2后，用泵打入到味精精制工序进行精制，变晶母液转到三效蒸发器中经浓缩后进入将上述5)中的水解罐中，进行水解，一同进入新的循环；

7)、味精生产：将上述6)中得到的中和液，在温度50～60℃、pH4.5～5.5、波美度21～23的条件下，经过除铁、活性炭脱色后的脱色液用板框滤出杂质，活性炭脱色的滤液再经过颗粒炭柱处理后，透光率超过90％，然后经过浓缩结晶后，生产出成品味精，副产物末次母液进入变晶工序回用。

本发明味精绿色制造工艺，主要从谷氨酸的分离和提取入手，借鉴前人取得的经验，解决了味精生产中废水的排放问题，同时，降低了生产成本，提高了经济效益，提升了产品档次，实现了资源的循环利用，提供了一种味精绿色制造技术的循环路径。

整个味精绿色制造技术经过多轮循环后，从理论上证明整个味精的绿色制造技术可以进行无限次循环，与传统的味精生产技术相比，本工艺有着突出的优点：

1)、去除了离子交换工艺，解决了味精生产中主要的污水来源；

2)、实现物料的循环利用，不会产生对环境污染的母液；

3)、整个工艺中，除主要产品味精外，还产生结晶硫酸铵、高蛋白饲料添加剂和高效肥料；

4)、通过嫁接变晶工艺，得到质量高的谷氨酸，从而大幅提升了味精的品质，并降了低能耗；

5)、减少硫酸和液氨的消耗，降低了生产成本。

附图说明  附图是本发明味精绿色制造技术循环路径示意图。

具体实施方式  参照附图，淀粉水解生成葡萄糖，然后发酵形成发酵液，发酵液以批次方式进入闭路循环圈，先将发酵等电调酸，发酵液等电析出后，经分离得α-谷氨酸，经变晶得β-谷氨酸；然后用絮凝剂提取等电液中的菌体蛋白，压滤后，将滤液进行浓缩，浓缩到一定倍数后，拉冷降温，再分离谷氨酸得与α-谷氨酸和β-谷氨酸纯度和形态差别较大的γ-谷氨酸；然后将提完γ-谷氨酸的溶液调节pH值后，再次进行浓缩，结晶析出硫酸铵；实现固液分离后，添加浓硫酸调PH0.5～1.0，进行水解，板框过滤水解液，滤后的水解液与发酵液混合，循环进行等电析出。

实施例1、按常规方法将玉米淀粉经双酶法糖化水解生产发酵用糖，糖液经发酵生成谷氨酸发酵液，其关键技术操作工艺为：

1)、常温等电提取谷氨酸：将放罐的发酵液用硫酸调节pH3.8，在pH4.5以前加酸速度稍快，当pH达到4.5时应放慢加酸速度，在此期间注意观察晶核的形成，然后添加少量晶种，搅拌育晶2小时后，继续加酸，将pH调至3.0，加大冷凝水，搅拌降温至15℃，当溶液pH到达等电点后，继续搅拌16小时，然后停止搅拌，静置沉淀4小时，分离上层带菌体的等电清液和下层的谷氨酸；

2)、菌体蛋白的提取：上述1)中得到的等电清液中含有丰富的菌体蛋白，这些菌体蛋白有很高的经济与营养价值，在本发明中，我们利用加热添加絮凝剂的方法去除这些菌体蛋白，首先将1)中获得的清液升温至40℃，然后添加体积比为6％的高分子絮凝剂-聚丙烯酸钠，20分钟后，菌体蛋白聚集形成大块的絮状物，漂浮在溶液表面，使用滤网将大块蛋白去除后，使用真空压滤机处理剩余的清液，分离剩余的菌体蛋白和清液，两部分得到的菌体蛋白合并，去生产高效价的蛋白饲料添加剂；

3)、γ-谷氨酸的提取：将2)中得到的清液，用泵转入到蒸发器中，进行浓缩，控制浓缩温度60℃，调节蒸发器的真空度0.06Mpa，当清液浓缩2倍体积后将浓缩液用泵打入到低温等电罐中，利用冷冻水将料液温度降至5℃，在搅拌的条件下，使谷氨酸结晶析出，搅拌4小时后，利用离心机分离沉降的谷氨酸，此时得到的谷氨酸的晶形和常见α-谷氨酸和β-谷氨酸产别较大，我们称之为γ-谷氨酸，γ-谷氨酸的纯度较低，一般在60～70％之间，把分离得到的γ-谷氨酸直接转入到变晶工段，经过纯化后，去味精精制车间；

4)、硫酸铵的提取：用液氨调节上述3)中剩余溶液的pH4.3～4.5，然后用泵转入到四效蒸发器中继续浓缩，将溶液浓缩到硫酸铵的饱和溶液，然后转到二效蒸发器中继续浓缩，蒸发硫酸铵饱和溶液的水分，使硫酸铵以晶体的形式析出，用离心机分离硫酸铵后，剩余的溶液继续浓缩，直至再次析出硫酸铵晶体，用离心机分离硫酸铵和剩余的浓缩液；

5)、浓缩液的水解：上述4)中得到的溶液，经过多次浓缩，溶液中的杂质含量较高，粘度大，其中固形物含量40％以上，并且含有部分没有提取的谷氨酸，将这些浓缩液用浓浆泵打入到水解罐中，添加30％重量配比的浓硫酸，然后升温至100℃，水解2小时，水解过程中产生较多的滤渣，用板框将滤渣过滤，这部分滤渣中含有大量有机质，可以作为高品位的饲料添加剂，然后利用膜技术处理滤液，根据滤液中固形物的性质不同，除去其中残留的大分子物质，去生产饲料或肥料，清液中含有部分谷氨酸，并且酸度较高，然后与发酵液混合，进行下一批次等电结晶，等电清液经过上述处理，重新进行下一轮的循环；

6)、变晶过程：上述1)中分离得到的α-谷氨酸和3)中提取的γ-谷氨酸混合后，配制谷氨酸悬液，然后利用味精生产中的末次母液调节pH4.6后，升温70℃变晶，变晶完毕后，利用真空抽滤分离β-谷氨酸和滤液，得到的β-谷氨酸滤饼直接打入到中和罐中，用碱液调节pH至6.2后，用泵打入到味精精制车间进行生产，变晶母液转到三效蒸发器中经浓缩后进入上述5)中的水解罐中，进行水解，一同进入新的循环；

7、味精生产：上述6)中得到的中和液，控制波美度21，然后经过除铁、活性炭脱色后，用板框滤出杂质，控制活性炭脱色的温度在50℃，pH4.5，滤液再经过颗粒炭柱的处理后，透光率超过90％，然后经过浓缩结晶后，生产出成品味精，有脱色液经过一次结晶后只能析出45％～50％的晶体，母液经过重新脱色后进行重结晶，味精母液经多次回用后，杂质含量增加，然后把这些末次母液进入工艺6)中，重新参加循环路径。

实施例2根据实施例1，常温等电提取谷氨酸：将放罐的发酵液用硫酸调节pH4.8，搅拌育晶3小时后，继续加酸，将pH调至3.2，加大冷凝水，搅拌降温至25℃；菌体蛋白的提取：将等电清液升温至50℃，然后添加体积比为6％的高分子絮凝剂聚丙烯酸钠；γ-谷氨酸的提取：控制浓缩温度70℃，调节蒸发器的真空度0.08Mpa，当清液浓缩3倍体积后，将浓缩液用泵打入到低温等电罐中，利用冷冻水将料液温度降至10℃；浓缩液的水解：在水解罐中，添加40％重量比的浓硫酸，然后升温至110℃，水解1小时，再用板框过滤；味精生产：在温度60℃、pH5.5、波美度23的条件下，对中和液除铁、活性炭脱色。

根据上述实施例，经济效益分析如下：

山东阜丰发酵有限公司年产谷氨酸38万吨，味精10万吨。按照传统工艺，每吨谷氨酸消耗850公斤硫酸，450公斤液氨，产生12方离交废水。采用新工艺后，硫酸消耗降为500公斤，液氨330公斤，没有离交废水排出。仅此一项，每年节约成本将近2亿元，少排污水456万方。此外，还有副产品硫酸铵、饲料添加剂和肥料带来的经济效益。至于带来的环保、社会综合效益更是无法估量。

Claims (1)

1.一种味精绿色制造技术，其特征是其关键技术操作工艺是将发酵液等电析出后，经分离得α-谷氨酸，经变晶得β-谷氨酸；然后用絮凝剂提取等电液中的菌体蛋白，压滤后，将滤液进行浓缩，浓缩到一定倍数后，拉冷降温，再分离谷氨酸得与α-谷氨酸和β-谷氨酸纯度和形态差别较大的γ-谷氨酸；然后将提完γ-谷氨酸的溶液调节pH值后，再次进行浓缩，结晶析出硫酸铵；实现固液分离后，添加浓硫酸调PH0.5～1.0，进行水解，板框过滤水解液，滤后的水解液与发酵液混合，循环进行等电析出；其操作要点是：

1)、常温等电提取谷氨酸：将放罐的发酵液用硫酸调节pH3.8～4.8，在pH4.5以前加酸速度稍快，当pH达到4.5时应放慢加酸速度，在此期间注意观察晶核的形成，然后添加少量晶种，搅拌育晶2～3小时后，继续加酸，将pH调至3.0～3.2，加大冷凝水，搅拌降温至15～25℃，当溶液pH到达等电点后，继续搅拌16小时，然后停止搅拌，静置沉淀4小时，分离上层带菌体的等电清液和下层的谷氨酸；

2)、菌体蛋白的提取：将上述1)中得到的等电清液升温至40～50℃，然后添加体积比为6％的高分子絮凝剂聚丙烯酸钠，20分钟后，菌体蛋白聚集形成大块的絮状物，漂浮在溶液表面。使用滤网将大块蛋白去除后，使用真空压滤机处理剩余的清液，分离剩余的菌体蛋白和清液，两部分得到的菌体蛋白合并加工高效价的蛋白饲料添加剂；

3)、γ-谷氨酸的提取：将上述2)中得到的清液，用泵转入到蒸发器中，进行浓缩，控制浓缩温度60～70℃，调节蒸发器的真空度0.06～0.08Mpa，当清液浓缩2～3倍体积后，将浓缩液用泵打入到低温等电罐中，利用冷冻水将料液温度降至5～10℃，在搅拌的条件下，使谷氨酸结晶析出，搅拌4～5小时后，利用离心机分离沉降谷氨酸，把分离得到的γ-谷氨酸直接转入到变晶工段，经过纯化后，去味精精制车间；

4)、硫酸铵的提取：用液氨调节上述3)中剩余溶液的pH4.3～4.5，再用泵转入到四效蒸发器中进行浓缩，将溶液浓缩成硫酸铵的饱和溶液，然后再转到二效蒸发器中继续浓缩，蒸发硫酸铵饱和溶液的水分，使硫酸铵以晶体的形式析出，用离心机分离硫酸铵后，剩余的溶液继续浓缩，直至再次析出硫酸铵晶体，用离心机分离硫酸铵和剩余的浓缩液；

5)、浓缩液的水解：将上述4)中得到的浓缩液，用浓浆泵打入到水解罐中，添加30～40％重量比的浓硫酸调PH0.5～1.0，然后升温至100～110℃，水解1～2小时，再用板框过滤，得滤渣蛋白饲料和滤液，然后用膜过滤处理滤液，得浓缩液和清液，浓缩液经喷雾干燥得蛋白饲料，清液返回调节罐与发酵液混合，进行下一批次等电结晶；

6)、变晶过程：将上述1)中分离得到的α-谷氨酸和3)中提取的γ-谷氨酸混合后，配制谷氨酸悬液，再用味精生产中的末次母液或碱液调节pH4.6后，升温70℃变晶，变晶完毕后，利用真空抽滤分离β-谷氨酸和滤液，得到的β-谷氨酸滤饼直接打入到中和罐中制备中和液，用碱液调节pH至6.2后，用泵打入到味精精制工序进行精制，变晶母液转到三效蒸发器中经浓缩后进入将上述5)中的水解罐中，进行水解，一同进入新的循环；

7)、味精生产：将上述6)中得到的中和液，在温度50～60℃、pH4.5～5.5、波美度21～23的条件下，经过除铁、活性炭脱色后的脱色液用板框滤出杂质，活性炭脱色的滤液再经过颗粒炭柱处理后，透光率超过90％，然后经过浓缩结晶后，生产出成品味精，副产物末次母液进入变晶工序回用。